DE3131407A1 - Method for determining the state in the interior of a melting furnace for radioactive wastes - Google Patents
Method for determining the state in the interior of a melting furnace for radioactive wastesInfo
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Abstract
Description
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum genauen Feststellen des Zustandes im Inneren eines Schmelzofens zum Einschließen radioaktiver Abfälle in Glas, Glaskeramik, Kunststeine usw.The invention relates to a method for precisely determining the state inside a furnace to enclose radioactive waste in glass, glass ceramics, Artificial stones etc.
Es ist versucht worden, radioaktiven Abfall in Glas oder ein ähnliches Material einzuschließen und festzulegen, um sicher und ökonomisch Kernspaltungsprodukte und radioaktive Nuklide, wie beispielsweise Transurane, zu lagern oder zu behandeln, die in radioaktivem Abfall enthalten sind. In dieser flichtung werden in verschiedenen Ländern der Welt Forschung und Entwicklung betrieben. Wenn radioaktiver Abfall in Glas eingeschlossen und festgelegt wird, wird der Abfall zunächst in einen Schmelzofen im flüssigen Zustand,einschließlich einem schlammartigen Zustand, oder im festen Zustand eingeladen und mit dem Glas zusammengeschmolzen und anschließend in einen separaten Behälter abgezogen. Das ist das übliche Verfahren. Um in diesem Fall für einen sicheren und stabilen Betrieb des Schmelzofens zu sorgen, ist es notwendig, genau die Mengen der Bestandteile des Inhalts, beispielsweise des geschmolzenen Glases, der nicht geschmolzenen Flüssigkeit, des Schlamms und seiner getrockneten und calcinierten Stoffe, anderer Feststoffe usw. im Inneren des Ofens sowie ihre Lage im Inneren des Ofens und die änderungen in ihren Mengen und in ihrer Lage im Ofen zu messen. Die Erfordernisse für die Meßvorrichtungen für diesen Zweck bestehen darin, daß sie ohne weiteres fernbetrieben werden können, ohne Schwierigkeiten arbeiten, eine geringe Größe und eine hohe Zuverlässigkeit haben, da es aufgrund der Höhe der Radioalçtivität um den Schmelzofen herum nicht möglich ist, diese Geräte direkt zu bedienen oder zu warten.Attempts have been made to put radioactive waste in glass or the like Enclose and commit material to safely and economically fission products and to store or treat radioactive nuclides, such as transuranic elements, contained in radioactive waste. In this direction are used in different Countries in the world conducted research and development. When radioactive waste is in Glass is enclosed and set, the waste is first placed in a melting furnace in the liquid state, including a sludge-like state, or in the solid State loaded and melted together with the glass and then into one separate container removed. This is the usual procedure. To in this case for To ensure safe and stable operation of the melting furnace, it is necessary to exactly the amounts of the constituents of the content, for example the melted one Glass, unmelted liquid, mud and its dried and calcines, other solids, etc. inside the furnace as well as theirs Location inside the furnace and the changes in their quantities and in their location in the oven Measure furnace. The requirements for the measuring devices for this purpose exist in that they can easily be operated remotely, work without difficulty, have a small size and high reliability because of the height the radioactivity around the Melting furnace around is not possible, to operate or maintain these devices directly.
In der Glas industrie werden bisher verschiedene Vorrichtungen zum Messen des Glaspegels, wie beispielsweise Ultraschallmeßvorrichtungen, Strahlungsmeßvorrichtungen, Meßvorrichtungen, die über die elektrostatische Kapazität arbeiten, Meßvorrichtungen unter Verwendung von Thermoelementen, Elektrodenmeßvorrichtungen und ähnliche, verwandt. Diese Pegelmeßvorrichtungen können jedoch nicht ohne weiteres auf den Glasschmelzofen für radioaktiven Abfall in Verbindung mit ihrer Bedienbarkeit, Zuverlässigkeit, Lebensdauer, Wartung und ähnlichem, angewandt werden.In the glass industry, various devices for Measuring the glass level, such as ultrasonic measuring devices, radiation measuring devices, Measuring devices that operate on the basis of electrostatic capacitance, measuring devices using thermocouples, electrode gauges, and the like. However, these level measuring devices cannot easily be applied to the glass melting furnace for radioactive waste in connection with its usability, reliability, Life, maintenance, and the like, can be applied.
Insbesondere, wenn das Rohmaterial in Form einer Flüssigkeit oder eines Schlammes in den Ofen eingeladen und mit Glas verschmolzen wird, wird es auf der Oberfläche der geschmolzenen Stoffe getrocknet und calciniert, so daß sich harte Feststoffe bilden. Die in dieser Weise gebildeten Feststoffe überdecken ihrerseits die Oberfläche der geschmolzenen Stoffe und -erzeugen eine harte Brücke. Unter diesen Umständen sammeln sich Gase, die primär dann erzeugt werden, wenn Feststoffe geschmolzen werden, im Zwischenraum zwischen dem geschmolzenen Glas und der Brücke aus Feststoffen an, wodurch der Druck in diesem Raum erhöht und der Ofen beschädigt wird. Wenn insbesondere die Brücke einbricht, blasen die Gase stark in den Ofen, so daß der Druckausgleich umkippt. Im Fall eines Überlaufschmelzofens wird das Glas im Schmelzofen nach unten gedrückt, während im Gegensatz dazu das Glas in einem Vorofenteil nach oben gedrückt wird, wodurch gleichfalls der Druckausgleich umkippt. Wenn nur geschmolzenes Glas vom Ofen abgezogen wird, da Feststoffe die Brücke bilden, nimmt nur die Höhe des Glases ab, während die Brücke aus Feststoffen unverändert bleibt, so daß ein großer Hohlraum unter der Brücke erzeugt wird. Unter diesen Umständen verschwindet die Wärmeleitung vom geschmolzenen Glas, so daß die Schmelzgeschwindigkeit der Feststoffe abnimmt und ein Einbrechen der Brücke aus Feststoffen leicht aultritt. Es ist daher für einen sicheren Betrieb des Schmelzofens außerordentlich wichtig festzustellen, ob die Feststoffe eine Brücke im Inneren des Schmelzofens bilden oder nicht. Ein herkömmliches Verfahren, das für diesen Zweck zur Verfügung steht, besteht darin, von einem Überprüfungsfenster des Ofens in den Ofen zu sehen und den Ofen zu überprüfen. Es ist daher wünschenswert, ein geeignetes Prüfverfahren zu entwickeln.Especially when the raw material is in the form of a liquid or of a sludge is loaded into the furnace and fused with glass, it will rise the surface of the molten matter is dried and calcined so that it becomes hard Form solids. The solids formed in this way cover their part the surface of the molten matter and creates a hard bridge. Under these Gases may accumulate and are primarily generated when solids melt in the space between the molten glass and the bridge of solids increasing the pressure in that space and damaging the furnace. If in particular the bridge collapses, the gases blow strongly into the furnace, so that the pressure equalization knock over. In the case of an overflow furnace, the glass is down in the furnace pressed, while, in contrast, the glass in a pre-furnace part is pressed upwards is, whereby the pressure equalization also overturns. If only molten glass is withdrawn from the furnace, since solids form the bridge, only takes the height of the Glass off, while the bridge of solids remains unchanged, so that a great one Cavity is created under the bridge. Under these circumstances, the disappears Thermal conduction from the molten glass, see above that the melting rate the solids decrease and a collapse of the solids bridge easily occurs. It is therefore extremely important for safe operation of the melting furnace determine if the solids form a bridge inside the furnace or not. A conventional method available for this purpose is to look into the oven from a inspection window of the oven and to check the oven. It is therefore desirable to have a suitable test method to develop.
Durch die Erfindung soll daher ein Verfahren geschaffen werden, mit dem genau der Zustand im Inneren eines Schmelzofens für radioaktiven Abfall festgestellt werden kann, wobei das erfindungsgemäße Verfahren einfach sein und eine große Zuverlässigkeit haben soll.The invention is therefore intended to provide a method with which precisely determined the condition inside a furnace for radioactive waste the method according to the invention can be simple and great reliability should have.
Durch die Erfindung soll weiterhin ein Verfahren geschaffen werden, mit dem einfach der Pegel und die Dichte von geschmolzenen Stoffen und Änderungen im Pegel und der Dichte im Inneren eines Schmelzofens für radioaktive Abfälle festgestellt werden können.The invention is also intended to create a method with which simply the level and density of molten matter and changes detected in the level and density inside a furnace for radioactive waste can be.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll weiterhin genau das Vorliegen oder Fehlen einer Brücke festgestellt werden, die sich während des Schmelzens von radioaktiven Abfällen bildet, die in einen Schmelzofen für radio aktive Abfälle eingeladen sind.The method according to the invention should continue to be precisely what is present or the absence of a bridge may be found, extending during the melting of radioactive waste forms which are put into a radioactive waste melting furnace are invited.
Dazu wird gemäß der Erfindung im Prinzip ein herkömmliches Blasenmeßverfahren angewandt und erreicht, die sich ändernden Verhältnisse im Inneren des Schmelzofens genau festzustellen.For this purpose, according to the invention, a conventional bubble measuring method is used in principle applied and achieved the changing conditions inside the furnace precisely to be determined.
Ein derartiges Blasenmeßverfahren basiert auf dem Grundprinzip, daß ein minimaler Druck P zum Freigeben von Blasen von einem dünnen Rohr, das senkrecht in eine Flüssigkeit eingeführt ist, durch die folgende Gleichung gegeben ist: p = 2 y/r + rgh + PO (1) wobei t: : Oberflächenspannung der Flüssigkeit r : Radius des dünnen Rohres Dichte der Flüssigkeit g : Erdbeschleunigung h : Höhe der Flüssigkeit PO : Druck an der Flüssigkeitsoberfläche Der Radius r des dünnen Rohres kann je nach Wunsch gewählt werden, während die Oberflächenspannung g der Flüssigkeit sowie ihre Dichte g Grundeigenschaften der Flüssigkeit sind und vorher gemessen werden können. Die Höhe der Flüssigkeit oder der Pegel h kann somit nach Maßgabe der folgenden Gleichung durch eine Messung des Druckunterschiedes P - PO bestimmt werden: h = P - PO - 2 #/r ............(1') #g Obwohl viele Beispiele für die Anwendung des obigen Blasenmeßverfahrens als Pegelneßverfahren bekannt sind, gibt es kein Beispiel, bei dem das Meßverfahren auf die Pegelmessung im Schmelzofen für radioaktive Abfälle angewandt wurde. Der Grund dafür liegt darin, daß im Schmelzofen sich die Dichte der Flüssigkeit entsprechend der zu schmelzenden Stoffe ändert, so daß eine genaue Pegelmessung nicht einfach auf der Grundlage der obigen Gleichung 1' erfolgen kann. Ein weiterer Grund besteht darin, daß das Pegelmeßverfahren nicht ohne weiteres auf geschmolzenes Glas anwendbar ist, da geschmolzenes Glas eine beträchtlich hohe Dichte und Viskosität hat.Such a bubble measurement method is based on the basic principle that a minimum pressure P to release bubbles from a thin tube that is perpendicular is inserted into a liquid, by the following equation is given: p = 2 y / r + rgh + PO (1) where t:: surface tension of the liquid r: radius of the thin tube density of the liquid g: acceleration due to gravity h: height of the liquid PO: pressure on the liquid surface The radius r of the thin Rohres can be chosen as desired, while the surface tension g of Liquid as well as its density g basic properties of the liquid are and before can be measured. The height of the liquid or the level h can thus according to According to the following equation by measuring the pressure difference P - PO be determined: h = P - PO - 2 # / r ............ (1 ') #g Although many examples for the use of the above bubble measurement method is known as a level measurement method, there is no example in which the measuring method is based on the level measurement in the melting furnace applied to radioactive waste. The reason for this is that in the melting furnace the density of the liquid changes according to the substances to be melted, so an accurate level measurement is not simply based on the above equation 1 'can be done. Another reason is that the level measurement method does not is readily applicable to molten glass, since molten glass has a considerable effect has high density and viscosity.
Die vorliegende Erfindung basiert darauf, daß das Blasenmeßverfahren auch auf einen Schmelzofen für radioaktive Abfälle anwendbar ist, und daß eine genaue Pegelmessung über eine Dichtekorrektur erfolgen kann, und es gleichfalls möglich ist, das Vorliegen oder Fehlen einer Brücke festzustellen, die von dem Abfall gebildet wird, der in den Ofen geladen ist.The present invention is based on the bubble measuring method is also applicable to a radioactive waste melting furnace, and that an accurate Level measurement can be done via a density correction, and it is also possible is to determine the presence or absence of a bridge formed by the waste loaded in the furnace.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Feststellen des Zustandes im Inneren eines Schmelzofens für radioaktive Abfälle wird Gas in das geschmolzene Material im Schmelzofen unter Verwendung von wenigstens zwei dünnen Rohren eingeblasen, die an einer oberen und einer unteren Stelle mit einem Zwischenraum h zwischen diesen Stellen angeordnet sind, wird der Gegendruckunterschied P an den dünnen Rohren aufgenommen, um die Dichte g des geschmolzenen Materials nach der Gleichung g P/g h tSh h zu bestimmen, wobei g die Erdbeschleunigung ist, und wird der Pegel H des geschmolzenen Materials im Ofen unter Verwendung der in der obigen Weise ermittelten Dichte s: nach Gleichung(1') bestimmt.In the method according to the invention for determining the state Inside a radioactive waste melting furnace, gas is melted into the Material is blown into the furnace using at least two thin tubes, those at an upper and a lower position with a space h between them Are arranged, the back pressure difference P is absorbed by the thin tubes, by the density g of the molten material according to the equation g P / g h tSh h Determine where g is the acceleration due to gravity, and becomes the level H of the molten Material in the furnace using the density s determined in the above way: determined according to equation (1 ').
Erfindungsgemäß ist es gleichfalls möglich, die Ausbildung einer Brücke im Inneren des Ofens aufgrund nicht geschmolzener fester Abfallstoffe im Ofen festzustellen, indem vorher die Beziehung zwischen der Menge des eingegebenen Abfalls und des Druckes P in einem normalen Fall bestimmt wird,in dem der eingeladene Abfall im Ofen geschmolzen ist,und eine Verschiebung des Druckes P von der vorher erhaltenen Beziehung wahrgenommen wird.According to the invention it is also possible to form a bridge detect inside the furnace due to unmelted solid waste in the furnace, by previously establishing the relationship between the amount of waste entered and the pressure P is determined in a normal case where the loaded waste is melted in the furnace and a shift in pressure P is perceived from the relationship obtained previously will.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschriebenq Es zeigen: Fig. 1 in einer schematischen Ansicht das AusSührungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 in einem Diagramm die Druckverschiebung zum Zeitpunkt der Ausbildung der Brücke, Fig. 3 in einer schematischen Ansicht eine experimentelle Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 in einem Diagramm ein Beispiel der Beziehung zwischen der Glashöhe und dem Druckunterschied, und Fig. 5 in einem Diagramm ein Beispiel für die Anderungen im Glaspegel und in der Glasabgabemenge.A particularly preferred one is given below with reference to the associated drawing Embodiment of the invention described in more detailq It shows: FIG. 1 in a schematic view of the embodiment of the invention, Fig. 2 in a diagram the pressure shift at the time of the formation of the bridge, 3 shows a schematic view of an experimental device for implementation of the method according to the invention, FIG. 4 in a diagram an example of the relationship between the glass height and the pressure difference, and FIG. 5 in a diagram Example of the changes in the glass level and in the glass dispensed amount.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Glasschmelzofen 1 an seinem Boden mit einer Glasabgabeöffnung 3 für einen Glasbehälter 2 und an seinem oberen Teil mit einem Abgasauslaß 4 und einer Eingabeöffnung 5 für den zu behandelnden radioaktiven Abfall versehen. Gas von einer Druckgasquelle 6 unterliegt einer Drucksteuerung auf einen vorbestimmten Druck durch ein Druckregelventil an seinem Auslaß und wird über Strömungsmesser 7a,7b so gesteuert, daß eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit bzw. ein bestimmter Durchsatz erreicht wird.As shown in Fig. 1, a glass melting furnace 1 is at its Bottom with a glass dispensing opening 3 for a glass container 2 and at its top Part with an exhaust outlet 4 and an input opening 5 for the to be treated provided radioactive waste. Gas from a pressurized gas source 6 is subject to pressure control to a predetermined pressure by a pressure regulating valve at its outlet and is Controlled by flow meters 7a, 7b so that a certain flow rate or a certain throughput is achieved.
Danach kann das Gas durch dünne Rohre 8a,8b in den Ofen strömen, die durch die Ofenwand hindurchführen. Der Druck P des dünnen Rohres 8b wird über einen Druckmesser 9b gemessen, während der Druck PO im Inneren des Ofens 1 separat durch das dünne Rohr 8a und einen Druckmesser 9a gemessen wird. Der Druckunterschied P - PO wird über einen Differenzdrucignesser 10 ermittelt, und aus dem in dieser Weise ermittelten Druckunterschied kann ein Wert nach der obigen Gleichung 1 berechnet werden, der konstant dem Glaspegel h entspricht.The gas can then flow into the furnace through thin tubes 8a, 8b, which pass through the furnace wall. The pressure P of the thin pipe 8b is via a Pressure gauge 9b measured, while the pressure PO inside the furnace 1 is measured separately the thin pipe 8a and a pressure gauge 9a is measured. The pressure difference P - PO is determined via a differential pressure meter 10, and from that in this way determined pressure difference can be a value calculated according to equation 1 above which constantly corresponds to the glass level h.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten AusSiihrungsbeispiel werden ein dünnes Gasblasrohr 8a am oberen Teil des Schmelzofens 1 mit drei dünnen Gasblasrohren 8b,8c,8d an einer Seite und einem dünnen Gasblasrohr 8e am Boden versandt. Die Lage und die Anzahl dieser dünnen Rohre sind jedoch nicht auf diese Werte beschränkt und können je nach Wunsch gewählt werden.In the embodiment shown in FIG. 1, a thin Gas blowing pipe 8a on the upper part of the melting furnace 1 with three thin gas blowing pipes 8b, 8c, 8d on one side and a thin gas blow tube 8e on the bottom. The location and the However, the number of these thin tubes are not limited to these values and can can be chosen as desired.
Rohre, wie beispielsweise die Rohre 8b,8c müssen unter dem geschmolzenen Glaspegel angeordnet sein, um eine Dichtemessung der geschmolzenen Stoffe durchzuführen. Unter Verwendung des oberen und des unteren dünnen Gasblasrohres Sb und 8c unter dem geschmolzenen Glaspegel im Abstand Llh voneinander wird Gas eingeblasen und der Unterschied im Gegendruck fSP in diesem Fall bestimmt. Aus dem Unterschied im Gegendruck 4 P kann die genaue Dichte P des geschmolzenen Glases nach der folgenden Gleichung (2) bestimmt werden: # = #P/g . #h ................... (2) Da die Lage und die Radien der dünnen Gasblasrohre vorgegeben sind, können die Höhe und die Menge der geschmolzenen Stoffe und die Änderungen dieser Werte genau aus der Druckanzeige, der Größe und der Form des Ofens und der Dichte der geschmolzenen Stoffe bestimmt werden. Dabei hat es sich herausgestellt, daß bei geschmolzenem Glas für die Oberflächenspannung t der Flüssigkeit in der Regel ein konstanter Wert verwandt werden kann, da der Temperaturkoeffizient von Glas bei dem üblichen Arbeitstemperaturbereich selbst dann klein ist, wenn die Arbeitstemperatur sich im gewissen Maße ändert oder wenn eine gewisse Temperaturverteilung im Inneren des Ofens vorhanden ist.Pipes such as pipes 8b, 8c must be below the melted Glass level be arranged to perform a density measurement of the molten substances. Using the upper and lower thin gas blowing tubes Sb and 8c below the molten glass level at a distance Llh from each other, gas is blown in and the difference in back pressure fSP in this case is determined. From the difference in the Back pressure 4 P can be the exact density P of the molten glass according to the following Equation (2) can be determined: # = # P / g. #h ................... (2) As the location and the radii of the thin gas blowing pipes are given, the height and the Amount of molten substances and the changes in these values exactly from the pressure display, the size and shape of the furnace and the density of the molten substances will. It has been found that in the case of molten glass for the surface tension t of the liquid can usually be used as a constant value, since the Temperature coefficient of glass at the usual working temperature range itself is small if the working temperature changes to a certain extent or if there is a certain temperature distribution inside the furnace.
Wenn in der in Fig. 1 dargestellten Weise Glas vom Glaspegel A abgezogen wird, wird die Druckunterschiedsanzeige P - PO proportional zur Abnahme des Pegels kleiner und im wesentlichen gleich Null, wenn der Glaspegel die Lage des dünnen Rohres B passiert. Der Pegel des geschmolzenen Glases kann daher an dieser Stelle ermittelt werden. Wenn die bestimmte Lage der dünnen Rohre 8 für das Pegelmeßgerät in geeigneter Weise festgelegt ist, kann mit hoher Effektivität der obere Grenzwert oder der untere Grenzwert der Glasmenge im Inneren des Ofens 1 ermittelt werden.If glass is subtracted from glass level A in the manner shown in FIG the pressure difference indicator P - PO is proportional to the decrease in level smaller and essentially equal to zero if the glass level is the Position of the thin tube B happened. The level of the molten glass can therefore can be determined at this point. If the specific location of the thin tubes 8 for the level meter is properly set, can with high effectiveness the upper limit or the lower limit of the amount of glass inside the furnace 1 can be determined.
Es gibt keine Begrenzung bezüglich der Position des vorderen Endes der Glasblasrohre 8. Wenn jedoch ein Rohr am Boden oder wander Seitenwand des Ofens angeordnet ist, ist es bevorzugt, daß das vordere Ende des Rohres in derselben Ebene wie die Innenfläche der Ofenwand oder davon erheblich nach innen versetzt liegt, um eine Korrosion des dünnen Rohres durch das Glas so klein wie möglich zu halten. Aus demselben Grund ist diese Anordnung einem Aufbau überlegen,bei dem das dünne Rohr vom oberen Teil des Ofens herabhängt.There is no limit to the position of the leading end the glass blower tubes 8. However, if a tube wanders to the bottom or sidewall of the furnace is arranged, it is preferred that the front end of the tube is in the same plane how the inner surface of the furnace wall or of it is significantly offset inward, in order to keep corrosion of the thin tube through the glass as small as possible. For the same reason, this arrangement is superior to a structure in which the thin Pipe hanging from the top of the furnace.
Der Durchmesser des dünnen Rohres 8 und der Durchsatz des Gases können in ausreichender Weise in etwa 1 bis 4 mm und etva 40 Nl/h å jeweils liegen. Wenn jedoch der Gasdruck so gesteuert wird, daß er gleich P in Gleichung(1)ist, kann der Pegel gemessen werden, ohne daß das Gas zum Strömen gebracht wird. Solange das Gas strömt, kann es nicht vorkommen, daß das dünne Rohr nicht mehr benutzt werden kann, da Glas oder ähnliche Stoffe in das Rohr eintreten und dieses verstopfen. Um eine Wiederverwendung des dünnen Rohrs zu ermöglichen, falls Glas oder ähnliche Stoffe eintreten und bei irgendeiner Gelegenheit das Rohr verstopfen, ist es bevorzugt, einen solchen Aufbau zu verylenden, bei dem eine Heizung oder eine ähnliche Einrichtung um das dünne Rohr herum angeordnet ist, um dieses zu erhitzen, oder einen Aufbau zu wählen, bei dem das dünne Rohr selbst beispielsweise durch die direkte Versorgung mit elektrischem Strom Wärme erzeugt,- indem das Rohrnaterial entsprechend gewählt wird oder andere notXlendige Maßnahmen getroffen werden.The diameter of the thin tube 8 and the flow rate of the gas can in a sufficient way in about 1 to 4 mm and about 40 Nl / h å each. if however, the gas pressure is controlled to be equal to P in equation (1) the level can be measured without causing the gas to flow. As long as that Gas flows, it can not happen that the thin tube can no longer be used can, as glass or similar substances enter the pipe and clog it. To enable reuse of the thin tube, if glass or the like Substances enter and at any occasion clog the pipe, it is preferred Verylenden such a structure, in which a heater or a similar device is arranged around the thin tube to heat it, or a structure to choose where the thin pipe itself, for example, through the direct supply Generates heat with electricity - by selecting the pipe material accordingly or other necessary measures are taken will.
Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, das Vorliegen oder Fehlen einer Brücke festzustellen, die sich aufgrund der Tatsache bildet, daß radioaktiver Abfall in den Schmelzofen eingeladen wird. Wenn nämlich nicht geschmolzene feste Stoffe des radioaktiven Abfalls die Oberfläche der geschmolzenen Stoffe überziehen und eine harte Brücke bilden, sammelt sich Gas an, das beim Schmelzen der festen Stoffe erzeugt wurde, so daß der Druck im Zwischenraum zwischen der Brücke und dem geschmolzenen Glas ansteigt. Wie es durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 2 dargestellt ist, verschiebt sich der Druck P des dünnen Gasblasrohres auf einen Wert zu, der über der normalen Druckänderung liegt, die durch eine ausgezogene Linie in Fig. 2 wiedergegeben wird, und durch eine Zunahme des Pegels des geschmolzenen Glases aufgrund einer Zunahme der eingegebenen Menge an radioaktivem Abfall beruht. Die Ausbildung der Brücke kann daher aus dem Auftreten dieser Druckverschiebung festgestellt erden, falls die Eingabe von radioa1xtivem Abfall an dieser Stelle unterbrochen wird, so daß mögliche Unfälle aufgrund der Brückenbildung vermieden werden können.According to the invention it is also possible for the presence or absence detect a bridge that forms due to the fact that it is more radioactive Waste is loaded into the furnace. If namely not melted solid Radioactive waste matter coats the surface of the molten matter and form a hard bridge, gas accumulates when the solid melts Substances was generated so that the pressure in the space between the bridge and the molten glass increases. As indicated by a dash-dotted line in FIG is shown, the pressure P of the thin gas blowing tube shifts to one Value that is above the normal pressure change indicated by a solid line in Fig. 2, and by an increase in the level of the molten Glass is based on an increase in the amount of radioactive waste entered. The formation of the bridge can therefore from the occurrence of this pressure shift established if radioactive waste is entered at this point is interrupted so that possible accidents due to bridging are avoided can be.
Im folgenden wird ein experimentelles Beispiel zur Darstellung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Experiments. Glas, das einen simulierten radioaktiven Abfall enthält, wird im Inneren eines Glasschmelzofens 21 mit Gleichstromversorgung aufgeschmolzen, dessen Schnittfläche im Inneren 0,3 m2 beträgt und der mit einer Molybdänelektrode 20 versehen ist, wobei ein Blasenpegelmeßgerät 22 im Ofen am oberen Teil eingebaut it, um das Experiment durchzuführen. Das Pegelmeßgerät 22 umfaßt ein dünnes Glasblasrohr 23, ein Manometer 24, einen Blasteil 25, eine Differenzdruckmeßzelle 26 und ähnliche Einrichtungen.The following is an experimental example to illustrate the Effectiveness of the method according to the invention described. Fig. 3 shows schematically an apparatus for performing this experiment. Glass that simulated you Containing radioactive waste is inside a glass melting furnace 21 with a DC power supply melted, the sectional area of which is 0.3 m2 inside and the one with a Molybdenum electrode 20 is provided, with a bubble level meter 22 in the furnace at the top Part built it in to conduct the experiment. The level meter 22 comprises a thin blown glass tube 23, a manometer 24, a blown part 25, a differential pressure measuring cell 26 and similar institutions.
Ein Aufnehmer 27 für geschmolzenes Glas ist unter dem Ofen auf einer Lastmeßdose 28 so angeordnet, daß die Abgabemenge an geschmolzenen Glas durch die Lastmeßdose 28 gemessen werden kann. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Glashöhe h und dem Druckunterschied P - PO, wenn die Messung unter Verwendung von Luft als Blasgas, einer Glastemperatur von 12000C, einem Radius. von 1,2 mm für das Blasrohr und einem Luftdurchsatz von 10 Nl/h durchgeführt wird. Aus der graphischen Darstellung in Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Druckunterschied P - PO proportional zur Glashöhe ist, wobei die Kurve durch folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden kann: P - PO = 2,57h + 50 ................ (3) Die Einheit des Druckunterschiedes P - PO ist mmH20 und die der Glashöhe h mm. Die Glasdichte bei 12000C beträgt 2,57 g/cm³, während die Oberflächenspannung bei etwa 290 dyn/cm² liegt. Wenn die Experimente bei Temperaturen von 1000 und 11000C jeweils durchgeführt werden, werden im wesentlichen gleiche Ergebnisse erhalten.A molten glass receiver 27 is under the furnace on a load cell 28 arranged so that the amount of molten glass dispensed through the load cell 28 can be measured. Fig. 4 shows the relationship between the Glass height h and the pressure difference P - PO if the measurement is made using Air as blowing gas, a glass temperature of 12000C, a radius. of 1.2 mm for the blowpipe and an air flow rate of 10 Nl / h is carried out. From the graphic Representation in Fig. 4 it can be seen that the pressure difference P - PO is proportional to the glass height, the curve being expressed by the following equation (3) can: P - PO = 2.57h + 50 ................ (3) The unit of the pressure difference P - PO is mmH20 and that of the glass height is h mm. The glass density at 12000C is 2.57 g / cm³, while the surface tension is about 290 dynes / cm². When the experiments at temperatures of 1000 and 11000C respectively, are essentially get the same results.
Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Änderung im Glaspegel und in der Glasabgabemenge als Folge einer tatsächlichen Messung, lNienn geschmolzenes Glas vom Ofen abgezogen wird. Die Glashöhe h ist in dieser graphischen Darstellung der Wert, der unter Verwendung der Beziehung berechnet wurde, die durch die Gleichung (3) ausgedrückt wird Die Glasabgabemenge, die durch eine ausgezogene Linie wiedergegeben ist, wird durch eine tatsächliche Messung der Änderung im Gewicht des Glasaufahmebehälters 27 am unteren Teil des Ofens durch die Lastdose 28 gemessen. Die Glasabgabemenge, die durch die gestrichelte Linie wiedergegeben wird, ist aus der Änderung in der Glashöhe, der Glasdichte und der Querschnittsflache im Inneren des Ofens berechnet. Der tatsächlich bemessene Wert der Glasabgabemenge,der bei diesem Experiment erhalten wurde, bei dem 155 kg Glas abgegeben wurden, stimmt gut mit dem berechneten Wert aus dem gemessenen Druckwert des Blasenglaspegelmeßgerätes überein. Es ist daher ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr effektiv ist.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the change in the glass level and the glass discharge amount as a result of an actual one Measurement, when molten glass is pulled from the furnace. The glass height h is in this graph the value calculated using the relationship which is expressed by the equation (3) The amount of glass discharged by a solid line is shown by an actual measurement of the Change in the weight of the glass receptacle 27 at the bottom of the furnace the load cell 28 measured. The glass dispensed amount indicated by the dashed line is reproduced is from the change in the glass height, the glass density and the Calculated cross-sectional area inside the furnace. The actual measured value the amount of glass released in this experiment for the 155 kg glass were handed in, agrees well with the calculated value from the measured one Pressure value of the bubble glass level meter. It can therefore be seen that the method according to the invention is very effective.
Aus dem Obigen ergibt sich, daß durch die Erfindung ein Verfahrern zum Feststellen des Zustandes im Inneren des Ofens geschaffen wird, das das Grundprinzip eines herkömmlichen Blasenpegelmeßgerätes verwendet. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher nur eine einfach aufgebaute Anordnung notwendig, bei der der zu messende Wert nur der Gegendruck des dünnen Gasblasrohres ist, und das dünne Rohr ohne weiteres in die Ofenwand eines Schmelzofens eingebaut werden kann, der einer hohen Radioaktivität ausgesetzt ist. Aus dem obigen experimentellen Beispiel ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit hat und es ermöglicht, nicht nur den Pegel, die Dichte und änderungen 1m Pegel und der Dichte der geschmolzenen Stoffe festzustellen, sondern auch das Fehlen oder Vorliegen einer Brücke zu ermittell, die während des Schmelzens des eingegebenen radioakt ven Abfalls gebildet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher extrem zweckmäßig für einen sicheren irnd stabilen Betrieb des Schmelzofens für radioaktive Abfälle über einen großen Zeitraum.From the above it can be seen that the invention provides a process to determine the state inside the furnace is created, which is the basic principle of a conventional bubble level meter is used. To carry out the invention Method is therefore only necessary a simply structured arrangement in which the the value to be measured is only the back pressure of the thin gas blowing tube, and the thin one Tube can be easily installed in the furnace wall of a melting furnace, the is exposed to high levels of radioactivity. From the experimental example above it follows that the method according to the invention has a high reliability and it allows not only the level, the density and changes 1m level and the density of the molten substances, but also the absence or presence of a Bridge to detect that during the melting of the radioactive waste entered can be formed. The method according to the invention is therefore extremely useful for a safe and stable operation of the melting furnace for radioactive waste over a long period of time.
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